[發明專利]一種無人車軌跡錄制與軌跡跟蹤方法

有效

• 申請號: 202010072992.4
• 申請日: 2020-01-21
• 公開（公告）號: CN111176298B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 李良源;賴志林;李睿
• 申請（專利權）人: 廣州賽特智能科技有限公司
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 廣州科捷知識產權代理事務所(普通合伙) 44560
• 代理人: 袁嘉恩

一種無人車軌跡錄制與軌跡跟蹤方法，包括下列步驟：使用差分GPS或者多線激光雷達提供的定位信息，手動控制無人車行走，錄制路徑軌跡，記錄各軌跡點的坐標信息和速度信息；尋找距離最近的第一目標點和下一目標點，三點擬合圓，求出圓上第一目標點的切線的反正切函數，作為第一目標點的弧度值，再計算第一目標點的弧度與無人車當前的弧度差值來計算車輛打角，并載入速度信息控制車輛行走，并實時更新打角行走，讓車輛沿軌跡點一步一步進行跟蹤軌跡，實現巡邏功能，具有跟蹤準確的特點，啟動點可在軌跡線上或線外的任意一點，適用性強。本發明技術方案適用于室外巡邏，能夠長時間來回兜圈，并且魯棒性強。

技術領域

本發明涉及無人車輛路徑導航領域，具體涉及一種無人車軌跡錄制與軌跡跟蹤方法。

背景技術

隨著自動駕駛車輛技術的發展，無人駕駛的導航方式多種多樣，有激光導航、視覺導航、GPS導航、IMU等等。路徑規劃算法也有多種，例如全局路徑規劃、局部路徑規劃等等。現有傳感器中，差分GPS、多線激光雷達都可以利用這種方式來進行軌跡錄制與軌跡跟蹤。差分GPS通過4個或4個以上的衛星來對車輛所在的經緯度和角度信息進行對準，但是GPS要求在比較空曠的地方運行，在有烏云遮擋、樹林底下、隧道內等都無法接收到信號。而多線激光雷達要求在特征明顯的地方運行，多線激光雷達上下各一定傾角同時發射出一系列激光束，通過計算光線返回的時間來推算所掃描物體的距離信息。多線激光雷達能夠通過建圖算法構建所處環境的地圖信息，也就是生成點云圖，后面使用點云圖來進行定位與路徑規劃。

發明內容

本發明的目的是克服上述現有技術的缺點，本發明針對室外巡邏任務的場景，提出一種適用于室外巡邏、能夠長時間來回兜圈、且魯棒性強的軌跡錄制與軌跡跟蹤方法。

本發明是通過以下技術方案來實現的：

一種無人車軌跡錄制與軌跡跟蹤方法，包括下列步驟：

S1、手動控制無人車行走，錄制路徑軌跡，記錄路徑軌跡上各軌跡點的坐標信息和速度信息，形成具有坐標的路徑軌跡圖；

S2、根據所述路徑軌跡圖上無人車當前的位置點、預行走的方向以及錄制的所述路徑軌跡，從所述路徑軌跡上的軌跡點中選取兩點分別作為無人車的第一目標點和下一目標點，以無人車當前的位置點、所述第一目標點和下一目標點擬合出一個過該三點的圓，得出該圓的圓心坐標；

S3、將無人車當前的航向角的弧度值記為第一弧度值；計算所述第一個目標點在圓上的切線的傾斜角的弧度值記為第二弧度值；實時計算車輛的打角(即車輛方向盤的轉角，下同)，所述車輛的打角＝第二弧度值-第二弧度值；根據車輛實時的打角、所述第一目標點上錄制的速度信息來控制無人車行走，在行走的過程中不斷計算更新車輛的打角，并根據實時更新的打角行走；

S4、實時計算無人車當前的位置點與第一目標點之間的距離，當該距離在容錯范圍內表示達到第一目標點；

S5、重復上述步驟S2、S3、S4進行軌跡跟蹤。

進一步地，所述第二弧度值的傾斜角為所述第一個目標點在圓上的切線向量與x軸正方向的夾角，第二弧度值的取值范圍為(-π，π)。取值為正表示從X軸逆時針旋轉的角度，取值為負表示從X軸順時針旋轉的角度。所述第二弧度值可由C語言中的反正切函數atan2得到，以反正切函數值求出弧度值，根據目標弧度與當前航向角的弧度值之差即可直接得出車輛行走的打角，省去根據直線斜率的正負來判斷弧度值的步驟。本發明以三個點擬合求出圓的圓弧曲線，以此控制無人車的行走，相比于常規兩個點求出的弧線更加切合車輛行走軌跡，可以更準確控制車輛行走。

進一步地，所述無人車當前的位置點信息由差分GPS、IMU或多線激光雷達傳感器得到，所述位置點信息包括位置點坐標和航向角。由上述傳感器得到的位置信息通過計算換算成路徑軌跡圖上的位置坐標信息。進一步地，還可包括速度信息。